התחרות השקטה בתוכנו: כיצד האיברים שלנו בוחרים בין הגנים של אמא ואבא

מחקר שנערך על-ידי מעבדת המדעים הרפואיים של MRC מגלה כי תאים באיברים שונים מבטאים באופן סלקטיבי כרומוזומי X של האם או של האב. השונות הזו, שהוצגה גם בנתונים אנושיים וגם במודלים של עכברים, מונעת על-ידי תחרות תאית ומשפיעה על התפתחות האיברים בנקבות ביולוגיות

מחקר חדש שפורסם ב-26 ביולי ב-Nature Genetics על-ידי קבוצת הפיתוח הלימפואידי במעבדת המדעים הרפואיים של MRC, חשף כי התרומה של תאים המביאים לידי ביטוי כרומוזומי X של האם או של האב יכולה להיות מוטה באופן סלקטיבי בחלקים שונים של הגוף. המחקר משתמש בנתונים אנושיים מפרויקט ה-1000 גנומים בשילוב עם מודלים של עכברים המציגים וריאציות של רצפי DNA מקושרים לכרומוזום X כדי לקדם את ההבנה היסודית שלנו לגבי התפתחות בנקבות ביולוגיות שיש להן שני כרומוזומי X.

המנגנונים מאחורי בחירת כרומוזום X

עד כה, חשבו כי השימוש בכרומוזומי X של האם והאב היה דומה בכל הגוף. המחקר החדש מראה כי זה לא תמיד נכון, וכי איברים שונים עשויים להיות מוטים לשימוש בכרומוזומי X של האם או של האב. המחקר גם חושף את התהליך המניע את ההטיה הזו: תחרות בין תאים המביאה לידי ביטוי את אחד משני כרומוזומי X. אצל חלק מהאנשים, תאים באיברים כמו הלב משתמשים בעיקר בכרומוזום X מאחד ההורים, בעוד שתאים חיסוניים כמעט אך ורק משתמשים בכרומוזום X מההורה השני. זה מספק צעד חשוב קדימה בהבנת העקרונות והמנגנונים של התפתחות בנשים XX.

ההשלכות של בחירת כרומוזום X

נקבות ביולוגיות יורשות שני כרומוזומי X – אחד מכל הורה – יחד עם כל החומר הגנטי האחר שבונה ומקיים את הגוף. אך למרות נוכחות שני כרומוזומי X ההוריים, רק כרומוזום X אחד מבוטא פעיל בכל תא. מכיוון שלרצף ה-DNA של כל כרומוזום X יש וריאציות גנטיות, כל תא בוחר למעשה להביא לידי ביטוי סט של תכונות ייחודיות הנגזרות מאחד ההורים.

“הבנו שכאשר תאים בוחרים אחד משני כרומוזומי ה-X שלהם על פני השני, הם גם בוחרים אילו וריאנטים גנטיים להביא לידי ביטוי,” אמר מתיאס מרקנשלגר, המוביל את קבוצת מחקר הפיתוח הלימפואידי. “כתוצאה מכך, תאים בודדים מביאים לידי ביטוי וריאנטים גנטיים מובחנים. אנו עובדים כעת כדי לגלות יותר על איך וריאנטים גנטיים מקושרי X מעצבים את התפתחות האורגניזם, והאם השימוש הסלקטיבי בכרומוזומי X ברקמות ספציפיות עשוי להשפיע על הסיכוי לתנאים מסוימים מאוחר יותר בחיים.”

מחקר על גן STAG2

החוקרים התמקדו בגן מסוים על כרומוזום X, שנקרא STAG2. הם מצאו כי תאים עם וריאנט גנטי של STAG2 לא הצליחו להתפתח לתאים חיסוניים הנקראים לימפוציטים בנקבות שנשאו את הווריאנט STAG2 על כרומוזום X אחד, והגרסה הרגילה ('reference') של STAG2 על כרומוזום X השני.

לעומת זאת, תאים עם אותו וריאנט של STAG2 היו מסוגלים לחלוטין ליצור לימפוציטים בזכרים XY (עם עותק אחד של כרומוזום X), או בנקבות שבהן שני כרומוזומי X נשאו את הווריאנט.

החוקרים הסיקו כי מה שמונע מתאי הווריאנט ליצור לימפוציטים אינו הווריאנט עצמו, אלא נוכחות תאים המביאים לידי ביטוי את הגרסה הרגילה של STAG2. זה מראה כי תאים מתחרים על ‘אישור’ ליצור סוגי תאים ספציפיים בתוך הגוף. הממצאים חושפים היבט חדש של גיוון מקושר ל-X שלא הוערך בעבר: כי אינטראקציות בין תאים יכולות לעצב את תרומת הגיוון הגנטי המקושר ל-X לסוגי תאים ורקמות ספציפיים.

גם אם תאים המביאים לידי ביטוי את ה-STAG2 הרגיל מנצחים ביצירת הדם, תאים המביאים לידי ביטוי את הווריאנט עשויים לשרוד באיברים אחרים בגוף. זה סיקרן את המחברת הראשית של המחקר, תרזה בואנבנטורה, “לעבוד על הפרויקט הזה היה מרגש במיוחד עבורי כי זה גרם לי להתעניין בתרומת כל אחד מכרומוזומי ה-X שלי לרקמות השונות שלי,” היא אמרה.

ממצאים אלו חושפים היבט שלא הוערך בעבר של גיוון מקושר ל-X, שבו אינטראקציות בין שיבוטים אפיגנטיים שונים יכולות לעצב את תרומת הגיוון הגנטי המקושר ל-X לסוגי תאים ורקמות ספציפיים.

למאמר המדעי

עוד בנושא באתר הידען:

• לכרומוזומים של הנשים יש את פקטור X
• מחקר שהשווה כרומוזומי Y ושמות משפחה מאתגר את המיתוס של הבגידה
• מדענים הוכיחו יכולת להשתקת הכרומוזום המיותר האחראי לתסמונת דאון
• הרצף המלא של כרומוזום Y האנושי הורכב לראשונה
• הכרומוזום נשאר במשפחה